Примеры решения типовых задач. Задача № 1.Пользуясь стандартными теплотами образования соединений, вычислить тепловой эффект реакции при 25°С:

Задача № 1.Пользуясь стандартными теплотами образования соединений, вычислить тепловой эффект реакции при 25°С:

Fe₂O₃ (т) + 3CO (г) = 2Fe (т) + 3CO₂ (г) + ΔH_X

Если теплоты образования веществ следующие:

кдж/моль;

кдж/моль; кдж/моль;

Решение. Согласно первому следствию из закона Гесса [уравнение (II,6)] искомый тепловой эффект реакции равен

Задача № 2. При полном сгорании метана до углекислого газа и воды выделяется 890,78 Дж/моль. Известно, что при образовании воды из элементов выделяется 286,19 Дж/моль, а при полном сгорании углерода 393,3 Дж/моль. Определите тепловой эффект образования метана из С_{(графит)} и Н_2(газ).

Решение:

Составим термохимические уравнения, комбинированием которых получим искомое:

1. СН_4(г) + 2О_2(г) = СО_2(г) + 2Н₂О_(ж); DН₁ = 405,46 кДж/моль

2. Н_2(г) + 1/2О_2(г) = Н₂О_(ж); DН₂ = –286,19 кДж/моль

3. С_{(графит)} + О_2(г) = СО_2(г); DН₃ = –393,30 кДж/моль

Чтобы получить исходное уравнение, необходимо 1 уравнение умножить на коэффициент (–1),2 умножить на (+2) и все три уравнения сложить. После проведенного комбинирования получим:

СН_4(г) + 2О_2(г) + 2Н_2(г) + О_2(г) + С_{(графит)} + О_2(г) = –СО_2(г) – 2Н₂О_(ж) + 2Н₂О_(ж) + СО_2(г);

С_{(графит)} + 2Н_2(г) = СН_4(г)

DН_х = –DН₁ + 2DН₂ + DН₃ = 890,78 – 2 ^. 286,19 – 393,30 = –74,89 кДж/моль

Реакция является экзотермической, так знак теплового эффекта отрицательный. Теплота выделяется в окружающую среду.

Задача № 3. Пользуясь стандартными теплотами сгорания соединений, вычислить тепловой эффект реакции при 25°С:

C₂H₅OH (ж) + CH₃COOH (ж) = CH₃COOC₂H₅ (ж) + H₂O (ж)

если теплоты сгорания веществ следующие:

кдж/моль;

Решение. Согласно второму следствию закона Гесса искомый тепловой эффект реакции равен:

Задача № 4. Определить тепловой эффект реакции, протекающей в растворе 25°С, если реагирующие вещества находятся в виде ионов:

3Fe(NO₃)₂aq + 4HNO₃aq = 3Fe(NO₃)₃aq + NO (г) + 2H₂O (ж)

кдж/г-ион;

кдж/г-ион; кдж/г-ион;

кдж/г-ион;

Решение. В ионном виде данное уравнение примет вид:

3Fe²⁺aq + 10NO^-₃aq + 4H⁺aq = 3Fe³⁺aq + 9NO (г) + 2H₂O (ж)

Согласно первому следствию закона Гесса:

Задача № 2.Вычислить по энергиям химических связей стандартную теплоту образования этилового эфира при 25°С в жидком состоянии, если кдж/моль. Полученное значение теплоты образования сравнить с табличным значением - 273,20 кдж/моль и рассчитать расхождение между табличной и вычисленной величинами.

Решение. Составляем уравнение реакции образования этилового эфира из простейших веществ:

4С(граф) + 5H₂ (г) + ½ O₂ (г) = (C₂H₅)₂O (ж) + ΔH_x

Теплота возгонки углерода 523 кдж/г·атом;

ε_Н-Н = 431,9 кдж/моль: ε_О=О = 493,8 кдж/моль;

ε_С-Н = 357,98 кдж/моль; ε_С-С = 262,30 кдж/моль;

ε_С-О = 357,98 кдж/моль.

Используем следствие из закона Гесса:

Полученное значение относится к газообразному этиловому эфиру; жидкого этилового эфира равно

Рассчитываем расхождение между табличной и вычисленной величинами:

Задача № 3.Определите тепловой эффект реакции, протекающей по уравнению:

СН₃СООН (ж) + С₂Н₅ОН (ж) = СН₃СООС₂Н₅ (ж) + Н₂О (ж)

D Н ⁰₂₉₈ - 873,79 - 1366,91 - 2254,21

Решение: Согласно уравнению:

DН₂₉₈ = (DН ⁰₂₉₈ _(СН₃_СООН) + DН ⁰₂₉₈ _(С₂_Н₅_ОН)) – (DН ⁰₂₉₈ _(СН₃_СООС₂_Н₅₎ + DН ⁰₂₉₈ (Н₂О)) = (- 873,79 – 1366,91) – (- 2254,21) = 13,51 кДж/моль.

Задача № 4. Определите теплоту образования синильной кислоты (газ), если теплота сгорания ее равна 666,97 кДж/моль.

Решение:

При решении воспользуемся следствием из закона Гесса:

HCN_(г) + 5/4О₂ = 1/2Н₂О_(ж) + CО₂ + 1/2N₂; DН⁰_х.р. = 666,9 кДж/моль

DН⁰_х.р.= 1/2DН⁰_{f , 298}(Н₂О_(ж)) + DН⁰_f,298(CО₂) – DН⁰_{f, 298}(HCN_(г)),

DН⁰_f(HCN_(г)) = 1/2DН⁰_f(Н₂О_(ж)) – DН⁰_f(CО₂) – DН⁰_х.р.

По справочнику находим:

DН⁰_{f ,298}(Н₂О_(ж)) = –285,83 кДж/моль;

DН⁰_{f ,298}(CО₂) = – 393,51 кДж/моль;

DН⁰_f,298HCN_(г)) = 1/2(–285,83) + 666,97 = 130,55 кДж/моль

Задача № 5. Используя значения теплот образованиявеществ, вычислить при Т=298 К и постоянных давлении и объеме тепловые эффекты гетерогенной реакции:

СаО_(тв) + СО_2(г)= СаСО_3(тв)

Привести термодинамическую и термохимическую запись уравнения химической реакции.

Решение:

Выпишем из справочника величины стандартных теплот образования всех веществ, участвующих в реакции и представим их в виде таблицы.

Теплоты

образования,

кДж/моль

Вещество

СаСО_3(тв)

СаО_(тв)

СО_{2 (г)}

D Н⁰_{f, 298}

-1210,1

-634,1

-393,1

Согласно закону Гесса:

DН⁰_298(х.р.) = DН⁰_f_{, 298}(СаСО₃) – ( DН⁰_f_,298 (СаО) + DН⁰_f_,298 (СО₂) = (1210,1) –

- [ (-634,1) + (-393,1) ] = -182,9 кДж

D п = 0-1 = -1

DН⁰_{298 (х.р.)} = DН⁰_f,₂₉₈- D пRT = -182,9 + 8,314 * 10^-3 * 298 = -180,422 кДж

Термодинамическая запись уравнения химической реакции:

СаО_(тв)+ СО_2(г) = СаСО_3(тв) ; DН⁰₂₉₈ = -182,9 кДж

Термохимическая запись уравнения химической реакции:

СаО_(тв)+ СО_2(г) = СаСО_3(тв) + 182,9 кДж.

Задача № 6. Определить тепловой эффект химической реакции этерификации щавелевой кислоты метиловым спиртом, протекающей по уравнению:

2 СН₃ОН + (СООН)_{2 (ж)} = (СООСН₃)_{2 (ж)}+ 2 Н₂О_(ж)

по теплотам сгорания.

Решение:

Выпишем из справочника величины стандартных теплот сгорания всех веществ, участвующих в реакции.

Теплоты

сгорания,

кДж/моль

Вещество

(СООН)_{2 (ж)}

СН₃ОН_(ж)

(СООСН₃)_{2 (ж)}

D Н⁰_{298, сгор.}

- 251,88

- 726,60

- 1676,18

Согласно закону Гесса имеем:

DН⁰_{298 х.р.} = [ ( -251,88) + 2 ^. (-726,60)] - [ (-1676,18) ] = 28,9 кДж

Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 18906; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!